机械工艺设计犁刀变速齿轮箱体.pptx

,#,#,机械制造技术课件,机械制造技术课程设计,一、课程设计的目的和任务,二、课程设计的要求和内容,三、课程设计的方法和步骤,四、工艺规程设计实例,五,、专用夹具的设计方法和实例,（,1,）运用机械制造技术及相关课程的理论知识，结合实践，独立分析和解决工艺问题的能力，具备设计一个,中等复杂程度,零件的工艺规程的能力。,（,2,）根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，完成某一道工序的夹具设计，提高结构设计能力。,（,3,）运用手册、规范、图表等技术资料的能力。,（,4,）识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。,一、课程设计的目的和任务,1,、课程设计目的,（,1,）拟定某零件的机械加工工艺规程,（,2,）设计该零件某一工序的专用机床夹具,2,、课程设计任务,（,1,）绘制毛坯图（毛坯,-,零件合图）,（,2,）填写机械加工工艺规程卡片,（,3,）绘制夹具装配总图,（,4,）绘制夹具零件图,（,5,）编写课程设计说明书,1.,设计要求,二、课程设计的要求和内容,编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，设计其中一道工序的专用夹具。,2.,内容,（,1,）分析零件图，进行工艺审查,（,2,）选择毛坯制造方式，画毛坯图（零件,-,毛坯合图）,（,3,）拟定工艺路线,（,4,）机械加工工序设计,（,5,）填写工艺文件,1.,机械加工工艺规程设计,三、课程设计的方法和步骤,（,1,）拟定设计方案，绘制结构草图,（,2,）绘制夹具装配总图,（,3,）绘制夹具零件图,2.,夹具设计,（,1,）任务书（,课程设计任务书,）,（,2,）目录（,课程设计说明书目录,）,（,3,）前言,（,4,）零件分析,（,5,）工艺规程设计,（,6,）夹具设计,（,7,）设计心得体会,（,8,）参考文献书目,设计说明书,内容：,3.,撰写设计说明书,（,1,）说明书应概括性地介绍本次设计，对各部分内容做重点说明、分析论证及必要的计算。,（,2,）文内公式、图表、数据等出处，应以,注明参考文献的序号。,（,3,）系统性好，条理清楚，图文并茂，避免抄书。,（,4,）字迹工整，语言简练，文字通顺，图例清晰。,撰写设计说明书要求：,四、工艺规程设计实例,题目：,设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及钻,N,面,6,孔工序的专用夹具,内容：,（,1,）零件一毛坯合图,1,张,（,2,）机械加工工艺规程卡片,1,套,（,3,）夹具装配总图,1,张,（,4,）夹具零件图,1,张,（,5,）课程设计说明书,1,份,原始资料：,该零件图样一张；生产纲领为,6000,件年；每日,1,班。,课程设计任务书,工艺规程设计步骤,1,、零件分析,2,、确定毛坯、画毛坯,零件合图,3,、拟订零件的机械加工工艺规程,犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（,零件图,上的,N,面与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接,N,面上的,4-13mm,孔即为螺栓联接孔，,2-10F9,孔为定位销孔。,1,、零件分析,（,1,）零件的作用,犁刀变速齿轮箱体,2,内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮,5,，它与变速箱的一倒档齿轮常啮合（图中未画出）。犁刀传动轴,8,的左端花键上套有啮合套,4,，通过拨叉可以轴向移动。啮合套,4,和犁刀传动齿轮,5,相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴,8,。其操作过程通过安装在,S30H9,孔中的操纵杆,3,操纵拨叉而得以实现。,1,一左臂壳体,2,一犁刀变速齿轮箱体,3,一操纵杆,4,一啮合套,5,一犁刀传动齿轮,6,一轴承,7,一右臂 壳体,8,一犁刀传动轴,9,一链轮,犁刀变速齿轮箱传动示意图,材料,HT200,，主要加工面有：,N,面、,R,面、,Q,面、,2-80H7,孔。,N,面的平面度,0.05mm,。,2-80H7,孔的尺寸精度、同轴度,0.04mm,，与,N,面的平行度,0.07mm,，与,R,及,Q,面的垂直度,0.1mm,，以及,R,相对,Q,面的平行度,0.055mm,。,2,一,10F9,孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度,1400.05mm,以及,1400.05mm,对,R,面的平行度,0.06mm,。,（,2,）零件的工艺分析,（,1,）选择毛坯种类,材料为,HT200,，所以选铸件。人工时效,（,2,）确定毛坯制造方法,年产量为,6000,件，生产类型大批生产，砂型机器造型。,（,3,）铸件的公差等级,CT8,10,级，加工余量,MA,等级为,G,。,（,4,）确定各加工表面的总余量（,表,1,）和毛坯的主要尺寸（,表,2,）,2,、确定毛坯、画毛坯,零件合图,1,）用双点划线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得毛坯轮廓（用粗实线）。,2,）为表达内部或局部结构等，可画出剖视、剖面和局部视图。对不需要铸出的槽和孔，可不必表示。,（,5,）绘制毛坯图（零件,-,毛坯合图）的方法,3,）标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。,4),铸件应标注分型面和浇铸位置，锻件应标注分模面。,5,）标明毛坯的技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、铸造圆角、拔模斜度、表面质量要求（不允许有气孔、缩孔、夹砂）等。,毛坯,零件合图,（,1,）选择定位基准,（,2,）拟订零件加工工艺路线,（,3,）选择各工序加工设备及工艺装备,（,4,）加工工序设计,（,5,）填写工艺文件,3,、拟订零件的机械加工工艺规程,（,1,）选择定位基准,N,面和,2-10F9,孔既是装配基准，又是设计基准，选为精基准，,基准重合原则,。,其余各面和孔定位都可用“一面两孔”定位,基准统一原则,。,N,面面积大，定位稳定，夹紧方案简单、可靠，操作方便,便于装夹原则,。,1,）精基准的选择,选择箱体上的重要孔（,2-80H7,）的毛坯孔和箱体内壁作为粗基准。,在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的余量均匀。,装入箱体内的旋转零件与箱体内壁有足够的间隙。,保证定位准确、夹紧可靠。,2,）粗基准的选择,（,2,）拟订零件加工工艺路线,1,）确定各加工表面的加工方法,根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：,N,面：,粗车一精铣；,R,面和,Q,面：,粗铣一精铣；,凸台面：,粗铣；,2-80mm,孔：,粗镗一精镗；,7,级,9,级精度的未铸出孔：,钻一扩一铰；,螺纹孔：,钻孔一攻螺纹。,2,）确定加工顺序,根据,先面后孔,、,先主后次,和,先粗后精,的原则，将,N,面、,R,面、,Q,面及,2-80mm,孔的粗加工放在前面一精加工放在后面，每一阶段中又首先加工,N,面，后再镗,2-80mm,孔。,R,面及,Q,面上的,8N8,孔及,4,一,M12,螺纹孔等次要表面放在最后加工。,3,）确定工序集中和分散的程度,N,、,R,面与,Q,面有较高的平行度要求，,2-80mm,孔有较高的同轴度要求，故它们的加工宜采用,工序集中,的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。,4,）确定加工工艺方案,初拟加工工艺路线，,表,3,修改后的工艺路线，,表,4,由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。,如粗铣,N,面：采用立铣，选择,X52K,立式铣床。选择直径为,200mm,的可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。精铣,N,面：由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择,X62W,卧式铣床。选择与粗铣相同型号的刀具（到齿数可多些）。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。,（,3,）选择各工序加工设备及工艺装备,1,）确定各工序加工余量及工序尺寸及公差,2,）确定各工序切削用量,3,）计算各工序的工时定额,（,4,）加工工序设计,1,）填写工艺过程卡片（或工艺卡片），,如附表,1,所示。,2,）填写,工序卡片，如附表,2,所示。,（,5,）填写工艺文件,1.,工序图应当按照适当的比例放大或缩小；不牵涉的部位可以省略，用最少的视图表达清楚；,2.,加工部位用粗实线绘制，非加工部位一律用细实线绘制；,3.,用专用符号表示定位基准面与夹紧位置；,4.,标注本工序完成以后要保证的加工精度；,5.,标注,本工序完成以后要保证的表面粗糙度。,工序图的绘制方法：,工序图,五 夹具设计实例,铣槽专用夹具设计,（一）明确设计任务，收集原始资料,（二）确定夹具结构方案,（三）绘制夹具总图,（四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件,（五）夹具工作精度的分析计算,零件图,图,J6,（一）明确设计任务，收集原始资料,该零件中批生产，材料为,45,钢。,该铣槽工序在,X6130,卧铣上用三面刃铣刀加工。,本工序加工要求为,（,1,）槽宽,mm,。,（,2,）槽底至工件底面的位置尺寸 。,（,3,）槽两侧面对孔轴线的对称度,0.2mm,。,（,4,）槽底面对工件,B,面的垂直度,0.10mm,。,1.,熟悉工件零件图以及本工序的加工要求,（,1,）铣前后两端面,X6130,卧铣,（,2,）铣底面、顶面,X6130,卧铣,（,3,）铣两侧面,X6130,卧铣,（,4,）铣两台肩面,X6130,卧铣,（,5,）钻、铰孔,Z5135,立钻,（,6,）铣槽,X6130,卧铣,2.,收集原始资料、明确零件的加工工艺过程,根据工件的加工要求，该工序必须限制工件五个自由度。现在来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。,（二）确定夹具结构方案,1.,确定定位方案,（,1,）验证基准选择的合理性,自由度分析,建立坐标系,图,J7,为保证槽底面至工件,B,面的垂直度，应选,B,面作定位基准，限制工件 、。,为保证工序尺寸,62,土,0.10mm,，应以,A,面定位，限制工件 、。,为保证槽两侧面对,mm,孔轴线的对称度，应选孔轴线定位，限制工件 。,为了方便地控制刀具的走刀位置，还应限制工件 。因而工件的六个自由度都被限制。,由分析可知，要使定位基准与设计基准相重合，所选定位基准是,B,面、,mm,孔和,A,面。,自由度分析,本道工序工件的定位面是后平面,B,、底平面,A,和,mm,孔。夹具上相应的定位元件选为支承扳、支承钉和菱形定位销，如,图,J8,所示。,（,2,）选择定位元件,定位平面,B,所用的支承板参考,JB,T8029.11999,中的定位支承板进行设计。,定位平面,A,的定位支承钉以及菱形定位销按实际需要在,JB,T8029.21999,中选取。,确定支承钉定位表面到菱形定位销中心的名义尺寸及其极限偏差 。,（,3,）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差,其中,l,取工件相应尺寸的平均尺寸，公差取相应尺寸公差的,1,4,，则有,mm,。最后确定菱形定位销圆柱部分的直径及其极限偏差，又,则菱形定位销和定位孔配合的最小间隙,Xmin,为,（其中，查阅手册,b=3,）,菱形定位销圆柱部分的直径为,mm,公差按,IT7,选取，则,mm,槽宽,mm,的定位误差,该尺寸由铣刀直接保证，不存在定位误差。,槽底至工件底面位置尺寸,62,土,0.10mm,的定位误差 平面定位时，基准位移误差忽略不计，,Y,=0,定位基准与设计基准重合，,B,=0,故,D,=,B,+,Y,=0,（,4,）分析计算定位误差,槽两侧面对 孔轴线的对称度,0.2mm,的定位误差,工件以,14,孔轴线定位，定位基准和设计基准重合，,B,=0,。,菱形定位销圆柱部分直径 和定位孔,配合时产生的最大间隙将直接影响对称度要求。,Y,约为对称度允差的,1,2,，应采取措施减小该项误差。,槽底面对工件,B,面的垂直度的定位误差,定位基准与设计基准重合，,B,=0,。,平面定位，基准位移误差忽略不计，,Y,=0,。,故,D,=,B,+,Y,=0,提高菱形定位销圆柱部分的制造精度，将菱形定位销圆柱部分精度提高到,IT6,级，,=0.011mm,0.097,仍接近加工允差的,1,2,。,（,5,）减少对称度定位误差的措施,在提高菱形定位销圆柱部分精度的基础上，将,14,孔的精度提高到,IT8,级。,这时孔的尺寸为 ，公差为,0.027mm,，,有约,0.12mm,的加工精度预留量，可以保证对称度加工要求。通过钻、铰加工仍能保证孔的加工要求。,如,图,J9,所示，加工时，工件受到切削合力 ，可分解为水平和垂直方向的切削分力 、，切向铣削力 。,在对称铣削情况下,=,（,1-1.2,）,=,（,0.2-0.3,）,2.,确定夹紧方式，设计夹紧机构,（,1,）计算切削力及所需夹紧力,切向铣削力,F,z,为,式中,铣削力，,N,；,影响系数，大小与实验条件有关；,铣削宽度，,mm,；,每齿进给量，,ram,齿；,铣刀直径，,mm,；,铣削深度，,ram,；,铣刀齿数；,修正系数。,已知，,=3,=12,=0.15,=100,=12,=68.3,则,（为材料强度）,故水平分力和垂直分力,由于工件主定位面是,B,面，故选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于,B,面上。当夹紧力水平作用于工件上时，所需要的计算夹紧力 为,实际所需夹紧力与计算夹紧力之间的关系为,（,K,为安全系数，取,K,=2.5,）,满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案，可以有图,S10,所示的,a,）和,b,）两种。,图,J10,a,）,所示为螺旋杠杆压板夹紧机构，夹紧时从夹具体背面拧紧夹紧螺母。,图,J10,b,）,所示为铰链压板机构，当铰链压板转开时，装卸工件及清理切屑都很方便，这种结构较好。,（,2,）设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力,b,）所示的夹紧机构所能产生的夹紧力 ，由图所示的压板受力分析计算得,式中,夹紧机构效率，取,0.9,；,螺栓的许用夹紧力，,N,。,选定 ，当螺杆螺纹公称直径为,M12,时，查表可得 。,所以,因 ，故夹紧方案可行。,根据工件加工表面形状，对刀元件可选用机床夹具零件及部件中的标准的直角对刀块。它的直角对刀面应和工件被加工槽形相对应（间距等于,3mm,塞尺厚度），并把它安装在夹具体的竖直板上。,根据所选,X6130,型铣床,T,形槽的宽度，选用宽度,B=14mm,，公差带为,h6,的,A,型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。,（,3,）设计对刀元件、连接元件,夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度选为,22mm,，并要在夹具体底部两端设计出,U,形槽耳座，用于,T,形槽用螺栓紧固夹具。,布置好夹具上各种元件、机构、装置之间的相对位置。,（,4,）设计夹具体,夹具总图及其绘制步骤如下：,（,1,）根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线，如,J11,工件三视图,所示。,（,2,）安排定位元件，如,J12,定位元件布置图,所示。,（,3,）布置夹紧装置，如,J10,夹紧装置布置图,所示。,（,4,）布置对刀元件、连接元件；设计夹具体并完成夹具总图，如,J13,夹具总装图,所示。,（三）绘制夹具总图,菱形定位销轴线的位置尺寸（,230.02,）,mm,，菱形定位销定位圆柱部分直径尺寸,mm,。,（四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件,1.,标注尺寸、公差与配合,（,1,）夹具外形轮廓尺寸,夹具在长、宽、高三个方向的外形轮廓尺寸分别为,212mm,、,158mm,和,115mm,（,夹具总装图,J13,）,（,2,）工件与定位元件间的联系尺寸,该夹具的夹具与刀具之间的联系尺寸就是调刀尺寸，该调刀尺寸又分为水平与垂直两个方向的尺寸。,（,3,）夹具与刀具的联系尺寸,水平方向的调刀尺寸为菱形定位销中心至对刀元件尺面之间的距离。,由手册查得所选用铣刀的宽度尺寸及其极限偏差为,mm,，其平均尺寸为,12.09mm,。菱形定位销中心至工件上槽左侧面的距离为,12.09/2=6.045mm,再加上,3mm,的塞尺厚度，故水平方向调刀尺寸的基本尺寸为,6.045+3=9.045mm,水平方向的调刀尺寸,由于调刀误差,T,对工件尺寸公差有直接影响，故取工件相应要求公差（槽两侧面对,14mm,孔轴线的对称度,0.2mm,）的,1,5,，就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（,9.0450.02,）,mm,。,水平方向的调刀尺寸,垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面,P,面至对刀元件,S,面之间的位置尺寸。,工件上相应的尺寸为工件槽底至工件底面之间的位置尺寸（,620.10,）,mm,，减去,3mm,的塞尺厚度，就得到垂直方向调刀尺寸的基本尺寸为（,62-3,）,mm=59 mm,。,根据与调刀尺寸（,9.0450.02,）,mm,相同的公差，取垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（,59,士,0.02,）,mm,。,垂直方向的调刀尺寸,定向键与工作台,T,型槽的配合尺寸,14H7,h6,。,（,4,）夹具与机床连接部分的联系尺寸,12H7,n6,，,10F8,h7,，,10M8,h7,，,10H7,n6,，,6F8,H 7,，,6M8,h7,，,5H7,n6,等。,（,5,）夹具内部的配合尺寸,（,1,）由于工件上有槽底至工件,B,面的垂直度要求,0.10mm,，夹具上应标注定位表面,Q,对夹具体底面的垂直度允差,100,：,0.02,（,mm,）。,（,2,）由于工件上槽两侧面对,14,孔轴线对称度的要求，夹具上应标注定位表面,Q,对定位键侧面的垂直度允差,100,：,0.02,（,mm,）。,（,3,）两定位支承钉的等高允差不大于,0.02mm,。,2.,制订技术条件,在完成夹具结构设计的全部工作之后，还需对夹具工作精度进行分析计算，即分析计算各项加工要求的夹具部分误差,J,，并将它与加工允差进行比较，从而判断该夹具能否可靠地保证各项加工要求，以证明所设计夹具方案的合理性。,（五）夹具工作精度的分析计算,1.,槽宽尺寸由铣刀直接保证，不必进行分析计算。,2.,槽底至工件底面的位置尺寸（,620.10,）,mm,的分析计算。其定位基准和设计基准重合，,B,=0,，平面定位时,Y,=0,，故,D1,=0,；,但工件夹紧力的作用面是,B,面，其对底面的垂直度允差造成的影响为,D2,=0.03/6550=0.023mm,（其中,65,为工件高度，,50,为工件宽度）；,由调刀尺寸（,590.02,）,mm,的公差所引起的调刀误差,T,=0.04,。夹具部分误差为,该误差远小于工件的加工允差，是可行的。,The End,零件图,年产量为,6000,件,犁刀变速齿轮箱体零件图,年产量为,6000,件,图,G1,表,1,各加工表面的总余量,表,2,毛坯的主要尺寸,表,3,初拟加工工艺路线,表,4,修改后的加工工艺路线,定位元件布置图,图,J8,图,J9,作用于工件上的切削力,工件三视图,图,S2,图,J11,定位元件布置图,图,J12,夹紧装置布置图,图,J10,夹紧装置布置图,图,J10,夹具体和耳座,图,J13,夹具总装图,